(57)【要約】【課題】ピストンの側圧に対するシリンダブロックの剛性を好適に向上することのできるシリンダブロックを提供することにある。【解決手段】燃焼行程時にピストン１２から側圧を受ける側の第１アッパデッキ２１ａの肉厚αを第２アッパデッキ２１ｂの肉厚βよりも厚く形成するようにした。このため、第１アッパデッキ２１ａと第１シリンダライナ２２ａ（凸部２７）との間の接続部２８ａの剛性は、第２アッパデッキ２１ｂと第２シリンダライナ２２ｂとの接続部２８ｂの剛性よりも高められている。したがって、燃焼行程時にピストン１２から第１シリンダライナ２２ａに側圧が作用することに起因する同第１シリンダライナ２２ａの変形、ひいてはこの変形に伴う第１シリンダライナ２２ａの振動を小さくすることができ、ピストン打音の発生を抑制することができるようになる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動するシリンダの壁面を構成するシリンダライナ及び該シリンダライナの上部に一体形成されるアッパデッキを有する内周ブロックと、前記シリンダライナを囲繞しその頂部に前記アッパデッキが配設される外周ブロックとに分割構成されてなるシリンダブロックにおいて、
前記内周ブロックは、前記シリンダの中心を通りクランク軸の軸方向に対して平行且つピストンの往復方向に延びる平面に関して対称位置にある２つの部位のうち、燃焼行程時に前記ピストンから側圧を受ける側の部位を選択的に肉厚に形成してなる
ことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダブロックにおいて、
前記内周ブロックは前記アッパデッキの少なくとも一部が選択的に肉厚に形成されてなる
ことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシリンダブロックにおいて、
前記内周ブロックは前記シリンダライナの少なくとも一部が選択的に肉厚に形成されてなる
ことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダブロックにおいて、
前記内周ブロックのシリンダライナ及びアッパデッキ並びに前記外周ブロックによりウォータジャケットが区画形成されてなる
ことを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンのシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、大きくはシリンダブロックとシリンダヘッドとを有して構成されている。シリンダヘッドはシリンダブロックの上部に載置され、ボルトによってシリンダブロックに締結されている。
【０００３】
こうしたエンジンのシリンダブロックには、冷却水を循環させるウォータジャケットがシリンダ周囲に形成されている。シリンダブロックにおけるウォータジャケット構造としては、シリンダの内壁と外壁との間に形成されたウォータジャケットがシリンダブロック頂面に開口されたオープンデッキ構造と、ウォータジャケットがシリンダブロック頂面に開口されずに前記シリンダの内壁と一体に形成されたアッパデッキによって閉塞されたクローズドデッキ構造とがある。
【０００４】
さらに、上記のようなエンジンにおいては、シリンダブロックのシリンダに収容されるピストンが燃焼行程時における混合気の燃焼に伴って往復動し、この往復動がコネクティングロッド及びクランク軸のクランク部からなるクランク機構を通じてクランク軸の回転力、即ち機関出力に変換される（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開平６−２１３０６４号公報
【特許文献２】特開平８−１４０９８号公報
【特許文献３】特開平１０−８９１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようにクランク機構を利用して機関出力を得るエンジンでは、その燃焼行程時にピストンの側圧がシリンダの内壁に作用し、その側圧によってシリンダブロックが選択的に変形するおそれがある。更にこうした変形が生じると、その変形に伴う振動が発生し、これによる異音、いわゆるピストン打音の発生を招くこととなる。
【０００６】
尚、特許文献１〜３には、その剛性を高めるべく選択的に肉厚を厚くするようにしたシリンダブロックが記載されてはいるが、これは上述したような燃焼行程時のピストンの側圧が作用することによるシリンダブロックの変形、ひいてはその変形に起因するピストン打音の発生についてこれを好適に抑制し得るものとは言えない。
【０００７】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピストンの側圧が作用することによるシリンダの変形を好適に抑制することのできるシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ピストンが往復動するシリンダの壁面を構成するシリンダライナ及び該シリンダライナの上部に一体形成されるアッパデッキを有する内周ブロックと、前記シリンダライナを囲繞しその頂部に前記アッパデッキが配設される外周ブロックとに分割構成されてなるシリンダブロックにおいて、前記内周ブロックは、前記シリンダの中心を通りクランク軸の軸方向に対して平行且つピストンの往復方向に延びる平面に関して対称位置にある２つの部位のうち、燃焼行程時に前記ピストンから側圧を受ける側の部位を選択的に肉厚に形成してなることを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、燃焼行程時にピストンから内周ブロックに側圧が作用することに起因する同内周ブロックの変形を抑制することができる。このため、この変形に伴って生じるシリンダライナの振動を小さくすることができ、ひいてはピストン打音の発生を抑制することができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダブロックにおいて、前記内周ブロックは前記アッパデッキの少なくとも一部が選択的に肉厚に形成されてなることを要旨とする。
【００１１】
請求項１に記載のシリンダブロックのようにアッパデッキとシリンダライナとが一体に形成されるクローズドデッキにおいては、そのアッパデッキとシリンダライナとの接続部分が変形することにより、シリンダライナの変形が助長される傾向がある。
【００１２】
この点、請求項２に記載の構成によれば、燃焼行程時にピストンから内周ブロックに側圧が作用することに起因するアッパデッキとシリンダライナとの接続部分の変形を好適に抑制することができ、シリンダライナの振動、ひいてはピストン打音の発生についてもこれを好適に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のシリンダブロックにおいて、前記内周ブロックは前記シリンダライナの少なくとも一部が選択的に肉厚に形成されてなることを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の構成によれば、燃焼行程時にピストンからの側圧が直接作用するシリンダライナの肉厚を厚くするようにしているため、その変形に伴って生じる振動、ひいてはピストン打音の発生を抑制することができるようになる。
【００１５】
特に、請求項２に記載の構成に対して上記請求項３に記載の構成を適用することにより、アッパデッキとシリンダライナとの接続部分が変形することによりシリンダライナの変形並びにシリンダライナにピストンからの側圧が直接作用することによるシリンダライナの変形の双方についてこれを好適に抑制することができるようになる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダブロックにおいて、前記内周ブロックのシリンダライナ及びアッパデッキ並びに前記外周ブロックによりウォータジャケットが区画形成されてなることを要旨とする。
【００１７】
エンジンの冷却を図るウォータジャケットが内周ブロックのアッパデッキ及びシリンダライナ並びに外壁部によって区画形成される構成にあっては、内周ブロック、すなわちアッパデッキやシリンダライナの変形量が大きくなると、それらによって区画形成されるウォータジャケットの気密性低下が懸念される。
【００１８】
この点、上記請求項４に記載の構成では、こうしたアッパデッキとシリンダライナとの接続部分の変形を好適に抑制することができ、上述したような気密性低下を極力抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を車載エンジンシのシリンダブロックに具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
図１に、エンジン１を構成するシリンダヘッド２及びシリンダブロック３についてその組付状態の斜視構造を示す。シリンダヘッド２とシリンダブロック３とは、ガスケット４を介してボルト（図示略）により締結されている。
【００２０】
図２（ａ）にシリンダブロック３の斜視構造を、図２（ｂ）にその側面構造をそれぞれ示す。シリンダブロック３には、その上部に４つのシリンダ５が形成され、その下部にクランクケース３１が形成されている。クランクケース３１には、シリンダ５の配列方向に沿って延びるクランク軸１１が回転可能に支持されている。
【００２１】
図３に図２（ａ）のシリンダブロック３のＡ矢視図における部分断面構造を、図４にシリンダブロック３の分解斜視構造を示す。図３及び図４に示すように、シリンダブロック３は、内周ブロック２０と外周ブロック３０とにより分割形成されている。
【００２２】
内周ブロック２０は、シリンダ５の壁面を構成するシリンダライナ２２と、同シリンダライナ２２と一体に形成され、シリンダヘッド２が載置されるアッパデッキ２１とを有している。シリンダライナ２２の下端部には径方向に突出する凸部２５が形成されている。
【００２３】
一方、外周ブロック３０は、シリンダライナ２２を囲繞する外壁部３２を有しており、この外壁部３２の頂部にアッパデッキ２１が配設されている。また、外壁部３２の下端部には径方向に突出する内フランジ３６（図５参照）が形成されている。そして、これらアッパデッキ２１、シリンダライナ２２、並びに外壁部３２によってウォータジャケットＷが区画形成されている。
【００２４】
シリンダライナ２２は、４つの円筒をそれらの軸線と直交する方向に連続して連結した形状を有している。各円筒の内周面２３は上記シリンダ５（図２（ａ）参照）の周壁を構成し、その外周面２４はシリンダライナ２２の周囲に形成されるウォータジャケットＷの内周ブロック２０側の壁面を構成する。
【００２５】
外周ブロック３０の外壁部３２は断面略環状をなし、シリンダライナ２２の外周面２４と対向するように形成された内周面３３を有している。この内周面３３は、シリンダライナ２２の周囲に形成されるウォータジャケットＷの外壁を構成する。外壁部３２の上端部には、その外周からシリンダ５外周側に突出したフランジ３４が形成されている。フランジ３４には、シリンダ５の中心を通りクランク軸１１方向に平行且つピストン１２の往復方向に延びる平面Ｘ（図２（ａ）参照）を境に段部３５が形成されている。フランジ３４は、この段部３５を境に第１フランジ３４ａと第２フランジ３４ｂとを有している。尚、フランジ３４の形成された外壁部３２の頂面は、上記内周ブロック２０のアッパデッキ２１を支持する受け面３０ａとなっている。即ち、アッパデッキ２１は、第１フランジ３４ａに載置される第１アッパデッキ２１ａと、第２フランジ３４ｂに載置される第２アッパデッキ２１ｂとを有している。
【００２６】
図５に、内周ブロック２０を外周ブロック３０に装着した状態での、図２（ｂ）におけるＶ−Ｖ線に沿ったシリンダブロック３の断面構造を示す。
内周ブロック２０のシリンダライナ２２は、シリンダヘッド２（図１参照）の組み付けに際して、外壁部３２の受け面３０ａとアッパデッキ２１の下面とが圧接される。またこの際、外壁部３２の内フランジ３６上に載置されたシール材４１にシリンダライナ２２の下端部が圧接されるともに、その凸部２５が外壁部３２の内周面３３に当接される。このように受け面３０ａ及びアッパデッキ２１の下面、シリンダライナ２２の下端部及びシール材４１がそれぞれ圧接されることにより、ウォータジャケットＷの気密性が確保されている。
【００２７】
アッパデッキ２１は、上記シリンダライナ２２の上端部に形成されている。このアッパデッキ２１は、シリンダブロック３の頂面部を構成する。アッパデッキ２１の上面は、上記シリンダヘッド２が載置される載置面２６となっており、組み付けに際してシリンダヘッド２の底面が当接されるようになっている。
【００２８】
アッパデッキ２１は、平面Ｘ（図２（ａ）参照）を境に第１アッパデッキ２１ａと第２アッパデッキ２１ｂとによって形成されている。第１アッパデッキ２１ａは、燃焼行程時にピストン１２から側圧を受ける側（図５における左側）に位置している。一方、第２アッパデッキ２１ｂは、前記側圧を受ける側とは反対側（図５における右側）に形成されている。第１アッパデッキ２１ａの肉厚αは、第２アッパデッキ２１ｂの肉厚βよりも厚く形成されている。
【００２９】
また、これに対応して、第１フランジ３４ａは、第１アッパデッキ２１ａの肉厚αよりも第２アッパデッキ２１ｂの肉厚βが厚く形成された肉厚分（α―βの長さ分）だけ第２フランジ３４ｂよりも下方に配置されている。
【００３０】
また、シリンダライナ２２は、第１シリンダライナ２２ａと第２シリンダライナ２２ｂとから形成されている。第１シリンダライナ２２ａは、燃焼行程時にピストン１２から側圧を受ける側（図５における左側）に位置している。また、第１シリンダライナ２２ａは、第１アッパデッキ２１ａと接続する部位の近傍に、シリンダライナ２２の径方向全周にわたって突出する凸部２７が形成されている。一方、第２シリンダライナ２２ｂは、前記側圧を受ける側とは反対側（図５における右側）に位置している。第１シリンダライナ２２ａにおいて凸部２７の形成された部分の肉厚は、第２シリンダライナ２２ｂの肉厚よりも厚く形成されている。このため、第１アッパデッキ２１ａと第１シリンダライナ２２ａ（凸部２７）との間の接続部２８ａの剛性は、第２アッパデッキ２１ｂと第２シリンダライナ２２ｂとの接続部２８ｂの剛性よりも高くなっている。
【００３１】
外周ブロック３０の外壁部３２は、第１フランジ３４ａと連続する第１外壁部３２ａと、第２フランジ３４ｂと連続する第２外壁部３２ｂとを備えている。第１外壁部３２ａの長さは、第２外壁部３２ｂの長さよりも前記α―βの長さ分だけ短く形成されている。尚、第１フランジ３４ａ及び第２フランジ３４ｂの肉厚は、同じ厚さに形成されている。
【００３２】
また、内周ブロック２０の各シリンダ５内には、ピストン１２がそれぞれ往復動可能に収容されている。ピストン１２には、ピストン１２の中心から若干オフセットした（シリンダ１２の中心から若干左側）位置に、ピストンピン１３が一体に挿通支持されている。ピストン１２は、このピストンピン１３を介してコネクティングロッド１４と連結されている。コネクティングロッド１４は、エンジン１の出力軸であるクランク軸１１と連結されている。このコネクティングロッド１４によりピストン１２の往復運動がクランク軸１１の回転運動へと変換される。
【００３３】
（実施形態の作用）
次に、上記実施形態のように構成されたエンジン１のシリンダブロック３の作用について説明する。
【００３４】
図６は、エンジン１の燃焼行程時におけるピストン１２から内周ブロック２０に側圧が作用する際のシリンダブロック３の断面構造が示されている。
まず、ピストン１２が上死点から下降する場合、燃焼行程に伴い、ピストン１２はコネクティングロッド１４を押し下げてクランク軸１１を回転させる。尚、図６の矢印Ｒ方向は、クランク軸１１の回転方向を示している。このとき、ピストン１２はコネクティングロッド１４により支持されている関係から、同コネクティングロッド１４の傾斜した側（図６に示す矢印Ｐ側）に変位する。その結果、第１シリンダライナ２２ａの内壁にはピストン１２から側圧が作用する。尚、この側圧は第１シリンダライナ２２ａの周方向において上記Ｐ側に位置する部分ほど大きくなる傾向がある。また、この側圧はピストン１２が混合気の点火後において上死点位置に近い位置にあるときほど大きくなる傾向がある。したがって、第１シリンダライナ２２ａと第１アッパデッキ２１ａの境目付近に作用する側圧が比較的大きくなる。
【００３５】
但し、このような側圧が作用した場合でも、本実施形態のシリンダブロック３では、第１シリンダライナ２２ａと第１アッパデッキ２１ａの境目付近に側圧の受ける第１アッパデッキ２１ａの肉厚αとを厚くしているため、第１アッパデッキ２１ａとシリンダライナ２２との接続部２８ａの剛性は高い。このため、矢印Ｐ方向に対する側圧に起因する第１アッパデッキ２１ａ及び第１シリンダライナ２２ａの変形が抑制される。
【００３６】
また、第１アッパデッキ２１ａの肉厚αは厚く形成されているため、ピストン１２からの矢印Ｐ方向への側圧は主に第１アッパデッキ２１ａに押し付けられる。但し、第１アッパデッキ２１ａは、第１フランジ３４ａとボルトによって締結されており、第１アッパデッキ２１ａ自体の矢印Ｐ方向への剛性は高くなっているため、矢印Ｐ方向に作用する側圧に起因する第１シリンダライナ２２ａの変形が抑制される。
【００３７】
また、ピストン１２の動きが上下に方向転換した場合、側圧の方向も左右に替わる。例えば、圧縮行程から燃焼行程に切り替わるときは、ピストン１２は上死点から下降し始め、側圧を受ける側とは反対側の第２シリンダライナ２２ｂ側から、側圧を受ける側の第１シリンダライナ２２ａ側（図６に示す右側から左側）へ移動する。この際、混合気の爆発によって、ピストン１２が第１シリンダライナ２２ａと強く衝突することにより第１シリンダライナ２２ａの変形に伴う振動が発生し、そしてこの第１シリンダライナ２２ａの振動に伴う異音、いわゆるピストン打音の発生を招くこととなる。
【００３８】
しかしながら、このようにピストン１２が移動した場合においても、本実施形態のシリンダブロック３では、第１アッパデッキ２１ａとシリンダライナ２２との接続部２８ａの剛性が高いため、矢印Ｐ方向に対する側圧に起因する第１アッパデッキ２１ａ及び第１シリンダライナ２２ａの変形に伴う振動が抑制される。ひいてはこの振動に伴う異音、いわゆるピストン打音の発生が抑制される。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）燃焼行程時にピストン１２から側圧を受ける側の第１アッパデッキ２１ａの肉厚αを第２アッパデッキ２１ｂの肉厚βよりも厚く形成するようにした。このため、第１アッパデッキ２１ａと第１シリンダライナ２２ａ（凸部２７）との間の接続部２８ａの剛性は、第２アッパデッキ２１ｂと第２シリンダライナ２２ｂとの接続部２８ｂの剛性よりも高められている。したがって、燃焼行程時にピストン１２から第１シリンダライナ２２ａに側圧が作用することに起因する同第１シリンダライナ２２ａの変形、ひいてはこの変形に伴う第１シリンダライナ２２ａの振動を小さくすることができ、ピストン打音の発生を抑制することができるようになる。
【００４０】
（２）エンジン１の冷却を図るウォータジャケットＷがアッパデッキ２１及びシリンダライナ２２並びに外壁部３２によって区画形成される構成（クローズドデッキ）にあっては、アッパデッキ２１やシリンダライナ２２の変形量が大きくなると、それらによって区画形成されるウォータジャケットＷの気密性低下が懸念される。この点、本実施形態では、ピストン１２から側圧を受ける側の第１アッパデッキ２１ａを第２アッパデッキ２１ｂよりも、第１シリンダライナ２２ａを第２シリンダライナ２２ｂよりも肉厚に形成した。
【００４１】
このため、例えば、図６に二点鎖線で示すような第１アッパデッキ２１ａ及び第１シリンダライナ２２ａの変形が発生することを抑制し、同第１アッパデッキ２１ａや第１シリンダライナ２２ａの変形量を小さく押さえることができる。したがって、第１アッパデッキ２１ａと第１フランジ３４ａとの接続部分や、第１シリンダライナ２２ａの下端部とシール材４１との接続部分におけるウォータジャケットＷの気密低下についてもこれを極力抑制することができるようになる。
【００４２】
（３）アッパデッキ２１及びシリンダライナ２２の肉厚を選択的に、即ち第１アッパデッキ２１ａ側の肉厚及び第１シリンダライナ２２ａの凸部２７のみが厚く形成されている。このため、アッパデッキ２１及びシリンダライナ２２全周を肉厚に形成した場合に比べて、シリンダブロック３を軽量に成形することができる。
【００４３】
（４）ピストン１２から側圧を受ける第１アッパデッキ２１ａと第１シリンダライナ２２ａ（凸部２７）との間の接続部２８ａの剛性が高められている。このため、本実施形態のようなシリンダブロック３、即ち、内周ブロック２０の上部（アッパデッキ２１）のみがボルトによって外周ブロック３０と連結されている片持ち構造のシリンダブロック３に対しても、シリンダライナ２２の振動による共鳴・共振を抑制することができ、ピストン打音を極力抑制することができる。
【００４４】
尚、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・本実施形態のシリンダブロック３では、ピストン１２から側圧を受ける側のアッパデッキ２１（正確には第１アッパデッキ２１ａ）及び第１シリンダライナ２２ａ（凸部２７）の双方についてその肉厚を厚くするようにしたが、次のようにしてもよい。即ち、図７（ａ）に示すように、第１アッパデッキ２１ａのみを肉厚に形成してもよい。このように構成した場合でも、接続部７５ａの剛性は高められるため、その振動を抑制することができる。一方、第２シリンダライナ２２ｂの肉厚についてはその厚さを維持することができるため、シリンダブロック全体の軽量化を図ることができるとともに、ウォータジャケットＷの冷却性能（熱伝導性能）を好適に維持させることができる。
【００４５】
・また、必ずしも第１アッパデッキ２１ａ及び第２アッパデッキ２１ｂにおける肉厚をシリンダ５の中心を通る平面Ｘを境に変化させる必要はない。例えば、図７（ｂ）に示すように、内周ブロック７０ｂにおけるアッパデッキ７１ｂは、その肉厚が第１外壁部７３ａから第２外壁部７３ｂに向かって次第に薄くなるように形成してもよい。
【００４６】
・また、図７（ｃ）に示すように、内周ブロック７０ｃに作用する側圧の特に大きい側壁について、これに対応するアッパデッキ７１ｃの肉厚のみを選択的に厚く形成するようにしてもよい。
【００４７】
・また、図７（ｄ）に示すように、内周ブロック７０ｄにおけるアッパデッキ７１ｄは、その肉厚が第１フランジ７４ａから第１シリンダライナ７６ａに向かって次第に厚くなるように形成してもよい。このように構成した場合、第１アッパデッキ７７ａと第１シリンダライナ７６ａとの接続部分の剛性は一層高められる。
【００４８】
・第１アッパデッキ２１ａの肉厚を第２アッパデッキ２１ｂの肉厚と等しく形成し、第１シリンダライナ２２ａのみを肉厚に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態についてエンジンの本体部分の斜視図。
【図２】（ａ）は同実施形態のシリンダブロックの斜視図、（ｂ）は同実施形態のシリンダブロックの側面図。
【図３】同シリンダブロックの部分断面図。
【図４】同シリンダブロックの分解斜視図。
【図５】図２（ｂ）のＶ−Ｖ線における断面図。
【図６】同シリンダブロックにおいて、燃焼行程時にピストンから内周ブロックに側圧が作用する状態を示す断面図。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は別の実施形態のシリンダブロックを示す部分断面図。
【符号の説明】
【００５０】
３…シリンダブロック、５…シリンダ、１１…クランク軸、１２…ピストン、２０，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ…内周ブロック、２１，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ…アッパデッキ、２１ａ，７７ａ…第１アッパデッキ、２１ｂ…第２アッパデッキ、２２…シリンダライナ、２２ａ…第１シリンダライナ、２２ｂ…第２シリンダライナ、２７…凸部、３０…外周ブロック、Ｗ…ウォータジャケット、Ｘ…平面、α…第１アッパデッキの肉厚、β…第２アッパデッキの肉厚。
【図１】
2006017060.tif 000003
【図２】
2006017060.tif 000004
【図３】
2006017060.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006017060.tif 000007
【図６】
2006017060.tif 000008
【図７】
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